双塔斜拉桥主梁工程中的大跨预应力混凝土施工技术

赖志豪

（惠州交投公路建设有限公司，广东 惠州 516000）

大跨预应力混凝土施工技术具有全应力混凝土施工技术的受力特点，又具有普通钢筋混凝土的受力特点，包含了二者之间的优点，属于一种处于中间状态的预应力混凝土施工技术。其在双塔斜拉桥主梁工程中的应用在充分发挥预应力钢筋作用的同时，还能利用非应力普通钢筋混凝土的优势。为企业节省了预应力钢筋的数量，还有效地改善了大跨预应力混凝土的使用性能。

1 案例概况

某双塔斜拉桥主跨为（150+300+150）m，采用双塔斜拉桥，主梁采用大跨预应力混凝土施工技术，箱梁截面宽31.5 m，梁高3 m顶板厚度为0.3 m，三角箱形底部宽2.5 m，侧腹板与竖腹板厚度分别为0.25、0.35 m。某大桥双塔斜拉桥立面如图1所示。

图1 某大桥双塔斜拉桥立面（单位：mm）

2 双塔斜拉桥主梁设计原则

2.1 安全耐久性原则

双塔斜拉桥主要由主梁、斜拉锁、索塔、基础部分共同组成的高次超静定结构，与普通桥梁的构造形式存在较多不同，双塔斜拉桥具有静力和动力的双重特性[1]。因此，在双塔斜拉桥的设计过程中应当先确定成桥状态，即成桥阶段桥塔的内力和索力以及主梁的内力与位移，并遵循安全耐久性原则，根据施工现场的实际情况合理划分施工阶段，实现成桥阶段的理想状态[2]。

2.2 技术可行性原则

双塔斜拉桥的设计应当综合考虑大跨预应力混凝土施工技术的可行性，随着计算机技术的不断发展，双塔斜拉桥主梁结构计算分析得到了大幅度的提高。双塔斜拉桥数量与规模的不断上升与扩大，新技术和新方法被逐渐应用到双塔斜拉桥主梁工程中，大跨预应力混凝土施工技术日趋成熟。

2.3 环保经济性原则

在经济、社会以及文化水平不断提高的大背景下，桥梁已不再是一个只能满足人们日常出行的结构，其环保经济性原则对双塔斜拉桥主梁工程也产生着越来越重要的作用。随着人们环境保护意识的不断提高，本工程项目在建设过程中对周围环境的影响评估工作也非常重要。因此，环保经济性原则也是双塔斜拉桥主梁工程中的一个重要指标，如何保证本项目在全寿命期间的安全、耐久和稳定是施工企业需要重点考虑的问题之一[3]。

3 双塔斜拉桥主梁工程施工工艺

3.1 箱梁内模

在本项目中，箱梁内模主要采用轻型的整体木模拼装而成（16 mm竹胶板、100 mm×100 mm，模板与方木之间使用10 cm的长钉连接于一起，方木与方木之间通过铁把连接，待箱梁内模整体施工完毕后，再利用吊车吊至于底板钢筋上，将其固定下来。

3.2 大跨预应力混凝土施工

对于本工程项目主梁大垮预应力的钢筋混凝土施工部分应当使用2台型号为HBT-80C的输送泵，并于每一端再分别配置一台布料机，保证混凝土浇筑的不间断性。在具体的浇筑过程中，先从主梁开始浇筑，再由桥轴心线向着梁边浇筑，浇筑过程保证缓慢均匀。根据箱梁底板、横隔板和顶板的顺序完成浇筑，但浇筑厚度应当控制在30 cm左右，各层与各层混凝土间隔浇筑的时间不得大于初凝时间。

3.3 预应力施工

在本工程项目的建设过程中，混凝土的强度达到了设计要求的90%及以上时，并在保证冬施不小于7 d的情况下，严格按照安全生产要求和各项规章制度拆除内模板。在此基础上均匀地施加预应力，预应力的张拉顺序应当严格遵循“上、下、左、右”对称的原则，由中间逐渐向着两端张拉。

3.4 斜拉锁施工

（1）单根钢胶线张拉。挂设钢胶线后，使用千斤顶和油压表完成单根钢胶线张拉，均匀性是斜拉锁施工的关键所在，为此在实际的斜拉施工过程中应当采用振弦式传感器保证斜拉施工的质量[4]。

（2）整体张拉。单根钢胶线张拉工作完成后，再浇筑悬挑梁段混凝土，在此过程中会受荷载的变化，对挂篮标高产生影响。混凝土浇筑至50%时，应调整挂篮标高，并结合本工程项目的实际情况实时整体张拉，张拉到位后，完成剩余的50%混凝土浇筑。

（3）穿索张拉。斜拉索施工需要通过三次穿索张拉完成，首次穿索张拉主要通过单根钢胶线实现穿锁张拉，通过穿所张拉一方面除了可以更好控制索力之外，还能有效控制梁端锚具在张拉过程中的准确位置，帮助施工人员明确下料长度、拉索参数，拉索空间，在此基础上计算张拉螺母的准确位置。主梁大跨预应力混凝土施工至50%时，进行二次张拉，此时应当采用塔内整体张拉模式，拉力应当根据实际的参考数据进行确定，并保证在2 h之内完成；第三次穿索张拉指索力需要张拉至设计要求的张拉值，此次张拉应当在塔内张拉完成。待三次穿索张拉完成后，为了实现理想的桥梁线形和索力设计值。

4 主要施工设备

4.1 起重设备

于索塔的一侧安装C7035型塔吊作为本项目的主要起重设备，用来提升钢筋、内箱式模板、小型机具、斜拉锁、挂篮锚固组等的作业，但由于塔吊作业半径有限的影响，还需要在两岸分别安排一台型号为8 t的汽车吊辅助作业。

4.2 混凝土辅助设备

利用型号为HBT8C的输送泵，并于梁体浇筑的工作面配置一台360°全回转臂架，以半径为18 m的液压移动布料机完成混凝土浇筑。

4.3 挂篮

本项目主梁采用牵索式前支点挂篮施工，混凝土承载力为337 t，并充分考虑该桥梁结构的安全性和稳定性。挂篮走形方式利用千斤顶顶推，于滑到上完成滑行；拉篮行走速度15～20 m/h；平均工作效率12～13 d/节段。

5 标注段悬臂施工

5.1 挂篮设计

本项目挂篮使用平台牵索式挂篮，分别由沉重平台系统、牵拉张拉系统、模板系统以及锚固等的系统组成。

（1）沉重平台系统。挂篮的沉重平台系统又分别由二主、二次、三横以及C形挂钩组成，以上梁段采用Q345B钢板工厂生产制造的钢箱梁结构，并设置加劲肋和隔板，增强横梁与纵梁的强度和刚度。

（2）牵所张拉系统。牵索张拉系统指在挂篮悬臂浇筑施工过程中，使斜拉索与挂篮之间形成前支撑点。

（3）模板系统。模板系统主要由横隔板、主肋底板、侧模、顶板底模与拱架等部分组成。横隔板与主肋侧模之间使用对拉螺栓连接，顶板底模用拱架作为支撑，内模使用铰链连接。

（4）锚固系统。锚固系统分别由前锚杆组和后锚杆组组成，标注段悬臂施工前，需要先于主纵梁的中间部位安设两组前锚标杆，将承重平台系统中的荷载作用传递于已经浇筑完成的梁段，再于主纵梁尾部分别安设两组后锚杆组，平衡斜拉锁产生的后倾力作用。

5.2 挂篮组装

挂篮构件先于工厂集中加工成型并进行试拼装，运抵至施工现场完成组装。组装完成后，将挂篮移至指定的位置后将其固定，通过利用塔吊吊起底模和侧模，再对挂篮进行模拟荷载试验，待其满足施工设计要求后投入使用。

6 大跨预应力混凝土施工技术展望

（1）大跨预应力混凝土施工技术在本项目双塔斜拉桥主梁工程中的应用是否可以有效减少前期施工的预应力约束，其施工状态与成桥状态是否有特殊要求。

（2）对于不同类型的大跨预应力混凝土施工技术，斜拉桥主梁截面的取值范围应当合理确定，大跨预应力混凝土施工技术在预应力配筋设计时应当遵循的基本准则[5]。

（3）本项目裂缝宽度是格局弹性理论而得出，其计算结果偏于保守，在实际的施工过程中主梁在开裂后，受结构内力重新分布的缘由，裂缝的宽度会略比弹性理论计算的结果偏小。在非线性影响的情况下，该桥梁结构裂缝的准确值还有待进一步研究。

（4）大跨预应力混凝土施工技术的应用，大幅度减少了预应力钢筋的用量，在满足施工要求和施工安全的同时，又帮助施工企业节约了大量的施工成本。随着预应力的减少，并不会大量增加普通钢筋的用量。

7 结语

综上所述，文章通过对该桥梁施工阶段、成桥阶段的分析，验证了大跨预应力混凝土施工技术在双塔斜拉桥主梁工程中应用的正确性。随着预应力的不断降低，主梁对混凝土强度的要求也会随之降低。大跨预应力混凝土施工技术可以降低施工难度，节约成本。桥梁超载一倍的负面情况下，主梁最大裂缝宽度按照不考虑预应力充分利用非线性理论计算结果依然可以完全满足桥梁使用的实际要求。大跨预应力混凝土施工技术在本项目中的应用具有安全性和可行性。